Analizator cyklotronowego rezonansu jonów


Analizator cyklotronowego rezonansu jonów w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Analizator cyklotronowego rezonansu jonów (ICR, Ion Cyclotron Resonance) - analizator stosunku masy do ładunku jonów wykorzystujący w swym działaniu zjawisko rezonansu cyklotronowego, polegające na przekazywaniu energii przez zmienne pole elektromagnetyczne cząstkom krążącym w polu magnetycznym tylko tym których częstotliwość obiegu jest taka sama jak częstotliwość pobudzającego pola. Analizator jest elementem konstrukcji spektrometrów mas.

Zasada działania | edytuj kod

Analizator cyklotronowy wykorzystuje zjawisko zakrzywienia toru lotu jonów w polu magnetycznym. Jeśli pole magnetyczne jest silne, promień krzywizny staje się mały, a jony w ruch kołowy i krążą wewnątrz komory urządzenia. Tak poruszające się jony mogą być utrzymywane w urządzeniu przez nawet kilka minut.

Ruch jonów po okręgu charakteryzuje między innymi promień i częstotliwość (odwrotność okresu). Wartości tych parametrów zależą od siły pola magnetycznego oraz stosunku masy do ładunku elektrycznego jonów (m/z). Jony o większym m/z charakteryzuje mniejsza częstotliwość.

W analizatorze ICR mierzy się częstotliwość ruchu kołowego jonów, którą można przeliczyć na m/z. Pomiar jest dokonywany przez wzbudzenie jonów o określonym m/z przez falę elektromagnetyczną o częstotliwości charakterystycznej dla tych jonów. Promieniowanie elektromagnetyczne wzbudza jony poruszające się w cyklotronie tylko wtedy, kiedy częstotliwość pola elektromagnetycznego jest równa częstotliwości ruchu kołowego jonu. Zjawisko to nazywa się jonowym rezonansem cyklotronowym.

Konstrukcja | edytuj kod

Jony, które zaabsorbowały energię (zostały wzbudzone) poruszają się z tą samą częstotliwością, jednak promień ich ruchu staje się większy. Zachowują prędkość kątową kosztem zwiększania prędkości liniowej. Aby stwierdzić ile jonów uległo wzbudzeniu przy danej częstotliwości, można zmierzyć energię pochłoniętej fali elektromagnetycznej. Można także umieścić w cyklotronie płyty podłączone do urządzenia precyzyjnie mierzącego natężenie prądu elektrycznego.

Jony wzbudzone mają większy promień ruchu kołowego, więc przelatują bliżej płyt, wzbudzając prąd. Prąd ten jest mierzony. Widmo m/z jest tworzone przez działanie na jony polem elektromagnetycznym o zmieniającej się częstotliwości i rejestrację zmian natężenia prądu w płytach detektorowych (lub zmiany absorpcji fali elektromagnetycznej).

W analizatorze panuje bardzo wysoka próżnia - ciśnienie nie większe niż 10-4 Pa, zwykle 10-6 Pa lub mniejsze. Im niższe ciśnienie, tym wyższa rozdzielczość analizatora cyklotronowego. Rozdzielczości analizatorów cyklotronowych mogą być bardzo duże, zwykle kilkaset tysięcy, a mogą dochodzić nawet do miliona (przy m/z 500 Th). Rozdzielczości tych analizatorów szybko zmniejszają się wraz ze wzrostem m/z analizowanych jonów.

Warto dodać, że stałe pole magnetyczne jest zapewniane przez elektromagnesy nadprzewodzące. Elektromagnesy stosowane w analizatorach ICR dostarczają pola o sile od 3 do 12 T. Zwiększenie siły pola magnetycznego zwiększa rozdzielczość urządzenia. Analizatory ICR charakteryzują się także bardzo dużą czułością.

Zobacz też: Analizator cyklotronowego rezonansu jonów z fourierowską transformacją wyników

Bibliografia | edytuj kod

  • E. de Hoffmann, J. Chatette, V. Stroobant (1994) Spectrométrie de masse; Masson Editeur, Paris; tłum. L. Konopski (1998) Spektrometria Mas; Wydawnictwa Naukowo-Techniczne (​ISBN 83-204-2291-4​).
  • Robert A. W. Johnstone, Malcolm E. Rosse (1996) Mass spectrometry for chemists and biochemists; Press Syndicate of the University of Cambridge; tłum. Karol Bal i Marek Daniewski; red. techn. Krystyna Jurkowska (2001) Spektrometria mas; Wydawnictwo Naukowe PWN SA (​ISBN 83-01-13605-7​).
Na podstawie artykułu: "Analizator cyklotronowego rezonansu jonów" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy